Физическая структуризация сети

Содержание

Введение. 4

1. Основные понятия информационных сетей. 5

1.1 Основные определения. 5

1.2 Структуризация сетей. 6

1.2.1 Физическая структуризация сети. 7

1.2.2 Логическая структуризация сети. 8

1.2.3 Типы линий связи. 9

1.2.4 Классификация сетей. 11

2 Класс информационных сетей как открытые информационные системы.. 16

3 Модели и структуры информационных сетей. 17

3.1 Сетевые топологии. 17

3.1.1 Топология "Шина". 18

3.1.2 Топология "Кольцо". 18

3.1.3. Топология "Двойное кольцо". 19

3.1.4 Топология "Звезда". 19

3.1.5 Ячеистая топология. 20

3.1.6 Топология "Решетка". 21

3.2 Технологии локальных сетей. 22

3.2.1 Локальная сеть Token Ring. 22

3.2.2 Локальная сеть Arcnet 22

3.2.3 Локальная сеть Ethernet 23

3.2.4 Технология FDDI. 24

3.2.5 Технологии Fast Ethernet и 100VG–AnyLAN.. 25

3.2.6 Современные и перспективные технологии Ethernet 26

3.3 Методы множественного доступа. 28

4 Информационные ресурсы сетей. 32

4.1 Основные сведения. 32

4.2 Универсальный локатор ресурсов. 34

4.3 Файл-обменные сети. 35

5 Теоретические основы современных информационных сетей. 37

5.1 Модульность и стандартизация. 37

5.2 Источники стандартов. 39

5.3 Стандарты Internet 41

5.4 Стандартные стеки коммуникационных протоколов. 41

6 Базовая эталонная модель Международной организации стандартов. 45

7 Компоненты информационных сетей. 49

8 Коммуникационные подсети. 51

9 Моноканальные подсети. 55

10 Циклические подсети. 60

11 Узловые подсети. 63

12 Методы маршрутизации информационных потоков. 65

13 Методы коммутации информации. 70

13.1 Коммутация каналов. 71

13.2 Коммутация пакетов. 73

13.3 Коммутация сообщений. 75

14 Протокольные реализации. 76

15 Сетевые службы.. 77

16 Модель распределенной обработки информации. 81

16.1 Мультипроцессорные компьютеры.. 81

16.2 Многомашинные системы.. 82

16.3 Вычислительные сети. 83

16.4 Распределенные программы.. 84

17 Безопасность информации. 85

18 Базовые функциональные профили. 89

19 Полные функциональные профили. 95

19.1 Протокол автоматизации производства MAP. 95

19.2 Технический и учрежденческий протокол ТОР. 97

19.3 Профиль корпорации открытых систем COS. 99

19.4 Правительственные профили соединения открытых систем GOSIP. 101

20 Методы оценки эффективности информационных сетей. 105

20.1 Основные понятия эффективности. 105

20.2 Показатели целевой эффективности. 106

20.3 Показатели технической эффективности. 107

20.4 Показатели экономической эффективности. 108

20.5 Факторы, определяющие эффективность. 109

21 Сетевые программные и технические средства информационных сетей. 110

21.1 Сетевые операционные системы.. 110

21.2 Сетевое оборудование. 114

21.2.1 Сетевые адаптеры.. 114

21.2.2 Повторители и концентраторы.. 115

21.2.3 Мосты и коммутаторы.. 117

21.2.4 Маршрутизаторы.. 118

21.2.5 Шлюзы.. 120

Перечень дополнительной литературы.. 122

 

 

Введение

 

За последние 60 лет развития человечества объемы информационных потоков возросли в сотни раз. Одной из причин такого роста, несомненно, явилось появление и развитие информационных сетей. Этот процесс протекал в несколько этапов, результатом чего стало появление современных сетевых технологий и методов обмена и переработки информации.

Теоретические работы по созданию концепций сетевого взаимодействия велись почти с момента появления вычислительных машин, значимые практические результаты по объединению компьютеров в сети были получены в конце 60-х, когда с помощью глобальных связей и техники коммутации пакетов удалось реализовать взаимодействие машин класса мэйнфреймов и суперкомпьютеров. Эти дорогостоящие компьютеры хранили уникальные данные и программы, обмен которыми позволил повысить эффективность их использования.

Но еще до реализации связей "компьютер-компьютер", была решена более простая задача – организация связи "удаленный терминал-компьютер". Терминалы, находящиеся от компьютера на расстоянии сотен и тысяч километров, соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса супер-ЭВМ.

Только потом были разработаны средства обмена данными между компьютерами в автоматическом режиме. На основе этого механизма в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь традиционными, сетевые службы.

В 1969 году министерство обороны США инициировало работы по объединению в общую сеть суперкомпьютеров оборонных и научно-исследовательских центров. Эта сеть, получившая название ARPANET послужила отправной точкой для создания первой и самой известной глобальной сети – Internet. Сеть ARPANET объединяла компьютеры разных типов, работавшие под управлением различных операционных систем (ОС) с дополнительными модулями, реализующими коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети. Такие ОС можно считать первыми сетевыми операционными системами.

Сетевые ОС в отличие от многотерминальных позволяли не только рассредоточить пользователей, но и организовать распределенное хранение и обработку данных между несколькими компьютерами, связанными электрическими связями. Любая сетевая ОС, с одной стороны, выполняет все функции локальной ОС, а с другой стороны, обладает некоторыми дополнительными средствами, позволяющими ей взаимодействовать по сети с ОС других компьютеров. Программные модули, реализующие сетевые функции, появлялись в ОС постепенно, по мере развития сетевых технологий, аппаратной базы компьютеров и возникновения новых задач, требующих сетевой обработки.

В 1974 году компания IBM объявила о создании собственной сетевой архитектуры для своих мэйнфреймов, получившей название SNA (System Network Architecture, системная сетевая архитектура). В это же время в Европе активно велись работы по созданию и стандартизации сетей X.25.

На сегодняшний день существует множество различных архитектур и технологий сетевого взаимодействия, поддерживающие разные топологии и методы коммутации и маршрутизации потоков данных, обеспечивающие выполнение задач распределенной обработки данных и предоставление широкого набора услуг из сферы информационного обслуживания.

Основные понятия информационных сетей

1.1 Основные определения

Информационная сеть – information network – это сложная распределенная в пространстве система, состоящая из множества сосредоточенных подсистем (узлов), располагающих программно-аппаратными средствами реализации тех или иных составляющих информационных процессов, и множества средств, обеспечивающих соединение и взаимодействие этих подсистем с целью предоставления территориально удаленным пользователям (абонентам) широкого набора услуг из сферы информационного обслуживания.

Абонент – subscriber – устройство, юридическое лицо, физическое лицо, имеющее право на взаимодействие с информационным объектом, предоставляющим услуги – системой, сетью, комплексом.

Узел – node – компьютер, терминал или любое другое устройство, подключенное к сети. Каждому узлу сети присвоен уникальный адрес, позволяющий другим компьютерам сети связываться с ним.

Хост – host – установленный в узлах сети компьютер (сервер), решающий вопросы коммуникации и доступа к сетевым ресурсам.

Сервер – server – компьютер, подключенный к сети, или выполняющаяся на нем программа, предоставляющие клиентам доступ к общим ресурсам и управляющие этими ресурсами.

Сервис – s ervice – совокупность средств для обслуживания пользователей; набор функций одного из уровней программной структуры сети, обеспечивающих доступ к объектам вышележащего уровня через интерфейс между этими уровнями.

Адрес – address – закодированное обозначение пункта отправления либо назначения данных; идентификация объекта сети.

Порт – port – точка доступа к устройству либо программе.

Структуризация сетей

В сетях с небольшим количеством компьютеров (10–30) чаще всего используется одна из типовых топологий – общая шина, кольцо или звезда. Все перечисленные топологии обладают свойством однородности, то есть все компьютеры в такой сети имеют одинаковые права в отношении доступа к другим компьютерам (за исключением центрального компьютера при соединении звезда). Такая однородность структуры делает простой процедуру наращивания числа компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети.

Однако в больших сетях использование типовых структур порождает различные ограничения, важнейшими из которых являются:

– ограничения на длину связи между узлами;

– ограничения на количество узлов в сети;

– ограничения на интенсивность трафика, порождаемого узлами сети.

Например, технология Ethernet на тонком коаксиальном кабеле позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров, к которому можно подключить не более 30 компьютеров. Однако, если компьютеры интенсивно обмениваются информацией между собой, иногда приходится снижать число подключенных к кабелю компьютеров до 20, а то и до 10, чтобы каждому компьютеру доставалась приемлемая доля общей пропускной способности сети.

Для снятия этих ограничений используются специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование – повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы. Оборудование такого рода также называют коммуникационным.

 

Типы линий связи

Линия связи (канал связи) состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры.

Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на следующие:

– проводные (воздушные);

– кабельные (медные и волоконно-оптические);

– радиоканалы наземной и спутниковой связи.

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

Скрученная пара проводов называется витой парой – twisted pair. Витая пара существует в экранированном (shielded twisted pair, STP) варианте, когда пара медных проводов обертывается в изоляционный экран, и неэкранированном (unshielded twisted pair, UTP), когда изоляционная обертка отсутствует. Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю.

Коаксиальный кабель – coaxial – имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции. Существует несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения: для локальных сетей, для глобальных сетей, для кабельного телевидения и т.п.

Волоконно-оптический кабель – optical fiber – состоит из тонких волокон, по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля. Он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала.

В компьютерных сетях сегодня применяются практически все описанные типы физических сред передачи данных, но наиболее перспективными являются волоконно-оптические. На них сегодня строятся как магистрали крупных территориальных сетей, так и высокоскоростные линии связи локальных сетей. Популярной средой является также витая пара, которая характеризуется отличным соотношением качества к стоимости, а также простотой монтажа. С помощью витой пары обычно подключают конечных абонентов сетей на расстояниях до 100 метров от концентратора. Спутниковые каналы и радиосвязь используются чаще всего в тех случаях, когда кабельные связи применить нельзя, например, при прохождении канала через малонаселенную местность или же для связи с мобильным пользователем сети.

 

Классификация сетей

Информационные сети можно классифицировать по различным признакам.

1. Уровень развития архитектуры ИС. По этому признаку классификации все ИС можно разделить на две большие группы:

– коммуникационные сети, т.е. такие, в которых применяемые средства рассчитаны на обеспечение связи и осуществление обмена информацией между территориально разделенными пользователями и абонентскими системами;

– информационно-вычислительные сети (ИВС), предоставляющие по запросам отдельных пользователей и систем те или иные информационные, вычислительные ресурсы и услуги.

Как правило, в ИС второй группы используется в качестве основы та или иная базовая коммуникационная сеть, через которую обеспечивается связь машин, выполняющих обработку информации. В этом отношении можно считать, что архитектура ИВС по уровню выше, чем архитектура коммуникационных ИС.

Уровень развития ИС определяет особенности сетевой архитектуры. К ним относятся: применяемые в ИС методы распределения информации и установления связей между взаимодействующими системами; виды, предоставляемых услуг; способы управления процессами; наличие средств защиты и обеспечения целостности данных и сохранности ресурсов; возможности организации связи с другими сетями и осуществления межсетевых переходов.

2. По способу управления процессами. В зависимости от вида средств, методов и алгоритмов управления можно выделить ИС с централизованным и распределенным управлением. При этом могут осуществляться как жесткие (фиксированные) алгоритмы управления ИС, так и гибкие (адаптивные) алгоритмы, учитывающие многочисленные внутренние и внешние по отношению к ИС факторы.

3. По наличию средств защиты, обеспечения целостности данных и сохранности ресурсов: ИС с системой защиты и ИС без системы защиты.

4. По возможности организации связи с другими сетями и осуществления межсетевых переходов. Если сеть может быть соединена с другими, то она называется открытой, если не может или не должна соединяться, то закрытой. Часто некоторые ИС целиком или только отдельные их части делаются специально закрытыми, чтобы ограничить доступ некоторой категории пользователей и тем самым защитить ее ресурсы.

5. Еще особенность сетевой архитектуры, которая учитывается при классификации ИС – это свойство однородности или неоднородности. Однородными считаются ИС, узлы которых состоят из однотипного оборудования и выполняют одинаковый набор функций, в противном случае сеть является неоднородной.

6. По основному целевому прикладному назначению ИС. По функционально-целевому и прикладному назначению существующие ИС можно разделить на две группы: общего пользования и специального назначения.

ИС общего пользования предназначены для разнообразных сфер применения независимо от конкретного содержания данных, которые эти ИС получают, передают, хранят и перерабатывают. Применяемые средства, структура и функциональные возможности таких ИС оказываются одинаковыми для многих случаев применения и обеспечивают широкие диапазоны услуг.

При использовании ИС специального назначения отметим следующие основные разновидности их: для автоматизированных систем управления (ИС АСУ); для систем автоматизированного проектирования (ИС САПР); автоматизированных систем научно-технической информации (ИС АСНТИ); для автоматизации процессов обучения (ИС АПО); бытового назначения (ИС БН).

7. Разделение по территориальному признаку. Здесь выделяют: глобальные (WAN), городские (MAN) и локальные (LAN) сети.

К локальным сетям – l ocal a rea n etworks (LAN) – относят сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1–2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Из-за коротких расстояний в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными. В связи с этим услуги, предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.

Глобальные сети – w ide a rea n etworks (WAN) – объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах. Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, в глобальных сетях часто используются уже существующие линии связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, многие глобальные сети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения. Из-за низких скоростей таких линий связи в глобальных сетях (десятки килобит в секунду) набор предоставляемых услуг обычно ограничивается передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных по некачественным линиям связи применяются методы и оборудование, существенно отличающиеся от методов и оборудования, характерных для локальных сетей. Как правило, здесь применяются сложные процедуры контроля и восстановления данных, так как наиболее типичный режим передачи данных по территориальному каналу связи связан со значительными искажениями сигналов.

Городские сети – m etropolitan a rea n etworks (MAN) – являются менее распространенным типом сетей. Эти сети появились сравнительно недавно. Они предназначены для обслуживания территории крупного города. В то время как локальные сети наилучшим образом подходят для разделения ресурсов на коротких расстояниях и широковещательных передач, а глобальные сети обеспечивают работу на больших расстояниях, но с ограниченной скоростью и небогатым набором услуг, сети мегаполисов занимают некоторое промежуточное положение. Они используют цифровые магистральные линии связи, часто оптоволоконные, со скоростями от 45 Мбит/с, и предназначены для связи локальных сетей в масштабах города и соединения локальных сетей с глобальными.

Сети мегаполисов являются общественными сетями, и поэтому их услуги обходятся дешевле, чем построение собственной (частной) сети в пределах города.

8. Классификация по масштабу производственного подразделения. Еще одним популярным способом классификации сетей является их классификация по масштабу производственного подразделения, в пределах которого действует сеть. Различают сети отделов, сети кампусов и корпоративные сети.

Сети отделов – это сети, которые используются сравнительно небольшой группой сотрудников, работающих в одном отделе предприятия. Эти сотрудники решают некоторые общие задачи. Главной целью сети отдела является разделение локальных ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и модемы. Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера и не более тридцати пользователей. Сети отделов обычно не разделяются на подсети. В этих сетях локализуется большая часть трафика предприятия. Сети отделов обычно создаются на основе какой-либо одной сетевой технологии. Для такой сети характерен один или, максимум, два типа операционных систем. Чаще всего это сеть с выделенным сервером, хотя небольшое количество пользователей делает возможным использование одноранговых сетевых ОС.

Главными особенностями сетей кампусов являются следующие. Сети этого типа объединяют множество сетей различных отделов одного предприятия в пределах отдельного здания или в пределах одной территории, покрывающей площадь в несколько квадратных километров. При этом глобальные соединения в сетях кампусов не используются. Службы такой сети включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к общим базам данных предприятия, доступ к общим факс-серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам. В результате сотрудники каждого отдела предприятия получают доступ к некоторым файлам и ресурсам сетей других отделов. Важной службой, предоставляемой сетями кампусов, стал доступ к корпоративным базам данных независимо от того, на каких типах компьютеров они располагаются.

Именно на уровне сети кампуса возникают проблемы интеграции неоднородного аппаратного и программного обеспечения. Типы компьютеров, сетевых операционных систем, сетевого аппаратного обеспечения могут отличаться в каждом отделе. Отсюда вытекают сложности управления сетями кампусов. Администраторы должны быть в этом случае более квалифицированными, а средства оперативного управления сетью более совершенными.

Корпоративные сети называют также сетями масштаба предприятия, Сети масштаба предприятия (корпоративные сети) объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия. Они могут быть сложно связаны и покрывать город, регион или даже континент. Число пользователей и компьютеров может измеряться тысячами, а число серверов – сотнями, расстояния между сетями отдельных территорий могут оказаться такими, что становится необходимым использование глобальных связей. Для соединения удаленных локальных сетей и отдельных компьютеров в корпоративной сети применяются разнообразные телекоммуникационные средства, в том числе телефонные каналы, радиоканалы, спутниковая связь.

Непременным атрибутом такой сложной и крупномасштабной сети является высокая степень гетерогенности – нельзя удовлетворить потребности тысяч пользователей с помощью однотипных программных и аппаратных средств. В корпоративной сети обязательно будут использоваться различные типы компьютеров – от мэйнфреймов до персональных, несколько типов операционных систем и множество различных приложений. Неоднородные части корпоративной сети должны работать как единое целое, предоставляя пользователям по возможности прозрачный доступ ко всем необходимым ресурсам.

Сетевые топологии

 

Под топологией – topology – информационной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи.

Важно отметить, что понятие топологии относится прежде всего к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по своему пути.

 

3.1.1 Топология "Шина"

Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных – шине или трассе.

Рис. 3.1. Топология "Шина".

Каждое устройство независимо подключается к общему шинному кабелю с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине.

Достоинства топологии:

– небольшое время установки сети;

– дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);

– простота настройки;

– выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети.

Недостатки топологии:

– любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью уничтожают работу всей сети;

– сложная локализация неисправностей;

– с добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

3.1.2 Топология "Кольцо"

При использовании кольцевой топологии все компьютеры сети подключаются последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть.

Рис. 3.2. Топология "Кольцо".

В кольце, в отличие от других топологий, не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему.

Достоинства топологии:

– простота установки;

– практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

– возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи при загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность коллизий.

Недостатки топологии:

– выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;

– сложность конфигурирования и настройки;

– сложность поиска неисправностей.

3.1.3. Топология "Двойное кольцо"

Эта топология использует два кольца, соединяющих компьютеры.

Рис. 3.3. Топология "Двойное кольцо".

Два кольца образуют основной и резервный путь для передачи данных. Часто данные по первому кольцу передаются в одном направлении, а по второму в обратном. При выходе из строя одного кольца оно объединяется со вторым, и сеть продолжает функционировать.

3.1.4 Топология "Звезда"

При такой топологии все компьютеры сети присоединяются к одному центральному узлу с использованием отдельных линий связи.

а)	б)

а – активная "Звезда"; б – пассивная "Звезда";

Рис. 3.4. Топология "Звезда".

Передача данных осуществляется через центральный узел. При использовании концентрата в качестве центрального узла, только одна рабочая станция в сети в определенный момент времени может передавать данные. В случае применения коммутатора этот недостаток отсутствует.

Достоинства топологии:

– выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;

– хорошая масштабируемость сети;

– легкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

– высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);

– гибкие возможности администрирования.

Недостатки топологии:

– выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;

– для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;

– конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

Ячеистая топология

Ячеистая топология – базовая полносвязная топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция сети соединяется со всеми другими рабочими станциями этой же сети.

Рис. 3.5. Ячеистая топология.

Достоинства топологии:

– высокая отказоустойчивость;

– повышенная пропускная способность;

– высокий уровень безопасности, т.к. поток информации идет от компьютера-отправителя к получателю напрямую.

Недостатки топологии:

– сложность настройки;

– избыточный расход кабеля;

– потребность наличия нескольких сетевых интерфейсов на компьютерах сети.

 

3.1.6 Топология "Решетка"

Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.

Одномерная решётка – это цепь, соединяющая два внешних узла (имеющие лишь одного соседа) через некоторое количество внутренних (у которых по два соседа – слева и справа). При соединении обоих внешних узлов получается кольцевая топология. Двух- и трехмерные решетки используются в архитектуре суперкомпьютеров.

а)	б)

а – одномерная "Решетка"; б – двумерная "Решетка";

Рис. 3.6. Топология "Решетка".

Достоинства топологии:

– высокая надежность;

– высокая отказоустойчивость.

Недостатки топологии:

– сложность реализации.

Технологии локальных сетей

Локальная сеть Token Ring

Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара или оптоволокно. В качестве метода управле­ния доступом станций к передающей среде используется метод - маркерное кольцо (Token Ring). Основные положения этого метода:

– устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

– все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);

– в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.

В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями – 4 и 16 Мбит/с. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается. Сети Token Ring, работающие со скоростью 16 Мбит/с, имеют некоторые усовершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мбит/с.

 

Локальная сеть Arcnet

Arcnet – a ttached r esource c omputer netw ork – простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети, разработанная корпорацией Datapoint. В качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель. При подключении устройств в Аrcnet применяют топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде – маркерная шина (Token Bus). Этот метод предусматривает следующие правила:

– все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);

– в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;

– данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

В сети Arcnet можно использовать две топологии: звезда и шина.

 

Локальная сеть Ethernet

Спецификацию Ethernet предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. Различия между ними незначительные.

На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина:

– все устройства, подключенные к сети, равноправны, то есть любая станция может начать передачу в любой момент времени (если передающая среда свободна);

– данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

На физическом уровне Ethernet поддерживает любую топологию сети.

Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают следующие среды передачи данных:

– 10Base-5 – коаксиальный кабель диаметром 0.5 дюйма, называемый "толстым" коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента 500 метров (без повторителей).

– 10Base-2 – коаксиальный кабель диаметром 0.25 дюйма, называемый "тонким" коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента 185 метров (без повторителей).

– 10Base-T – кабель на основе неэкранированной витой пары. Образует звездообразную топологию на основе концентратора. Расстояние между концентратором и конечным узлом не более 100 м.

– 10Base-F – волоконно-оптический кабель. Топология аналогична топологии стандарта 10Base-T. Имеется несколько вариантов этой спецификации с максимальной длиной сегмента до 2000 м.

Число 10 в указанных выше названиях обозначает битовую скорость передачи данных этих стандартов – 10 Мбит/с. Слово Base – метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц (в отличие от методов, использующих несколько несущих частот, которые называются Broadband – широкополосными). Последний символ в названии стандарта физического уровня обозначает тип кабеля.

 

Технология FDDI

FDDI – f iber d istributed d ata i nterface – оптоволоконный интерфейс распределенных данных. Это первая технология локальных сетей, в которой средой передачи данных является оптоволокно. Работы по созданию технологий и устройств для использования волоконно-оптических каналов в локальных сетях начали проводиться институтом ANSI. В результате появились начальные версии стандарта FDDI, который обеспечивал передачу кадров со скоростью 100 Мбит/с по двойному волоконно-оптическому кольцу длиной до 100 км.

Существует значительная преемственность между технологиями Token Ring и FDDI: для обеих характерны кольцевая топология и маркерный метод доступа.

Технология FDDI является наиболее отказоустойчивой технологией локальных сетей. При однократных отказах кабельной системы или станции сеть, за счет "сворачивания" двойного кольца в одинарное, остается вполне работоспособной.

Маркерный метод доступа FDDI работает по-разному для синхронных и асинхронных кадров (тип кадра определяет станция). Для передачи синхронного кадра станция всегда может захватить пришедший маркер на фиксированное время. Для передачи асинхронного кадра станция может захватить маркер только в том случае, когда маркер выполнил оборот по кольцу достаточно быстро, что говорит об отсутствии перегрузок кольца. Такой метод доступа, во-первых, отдает предпочтение синхронным кадрам, а во-вторых, регулирует загрузку кольца, притормаживая передачу несрочных асинхронных кадров.

В качестве физической среды технология FDDI использует волоконно-оптические кабели и неэкранированную витую пару 5 категории. Максимальное количество станций двойного подключения в кольце 500, максимальный диаметр двойного кольца 100 км. Максимальные расстояния между соседними узлами для многомодового кабеля равны 2 км, для витой пары UTP 5 категории 100 м, а для одномодового оптоволокна зависят от его качества.

 

Основные сведения

В настоящее время в информационных сетях размещен огромный объем информации по различным направлениям деятельности. Основным хранилищем информации была и остается сеть Интернет. Основной объем информационных ресурсов в виде веб-страниц или файлов в формате html находится на веб-сайтах, размещенных на веб-серверах Интернета. Просмотр веб-страниц этих сайтов осуществляется при помощи прикладных программ браузеров (обозревателей).